一种木材热处理过程中VOC的收集系统与方法技术方案

本发明专利技术公开了一种木材热处理过程中VOC的收集系统与利用该系统的收集方法，该系统包括通过连接管道顺序连接的热处理装置、气体冷凝装置、气体干燥装置、VOC吸收装置、气体循环装置和除氧装置，其中：所述的VOC吸收装置由VOC液相吸收装置和VOC固相吸收装置串联组成，吸附热处理过程中木材释放的VOC。木材热处理释放的VOC经降温、干燥处理后进入VOC吸收装置，VOC被捕集后剩余的气体通过除氧装置后重新回到木材高温热处理装置，循环往复，直至VOC完全吸收。本发明专利技术的收集系统简单，收集方法操作方便，收集过程中的工艺条件容易控制，适宜收集各种木材在不同热处理条件下的VOC释放情况。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种VOC(挥发性有机化合物)的收集系统与收集方法，特别涉及一种木材热处理过程中VOC的收集系统与收集方法，属于木材加工与节能减排

技术介绍
高温热处理是在高温环境中以物理方式对木材进行功能性改良，以改善木材的尺寸稳定性。与因毒害问题而备受诟病的化学浸渍改性相比，该技术更符合当今人们对产品绿色环保的要求，已广泛应用于建筑、家具、室内外装饰装潢、包装等多个领域，并已逐步成为国内外对木材进行功能性改良的研究热点与发展方向。不过，木材热处理过程虽不需添加任何化学药品，但由于木材组分(主要是抽提物和半纤维素)在高温下受热挥发或降解，导致改性过程中挥发性有机化合物(VOC)排放较高，亦会对环境造成影响。因此，本着绿色环保的生态理念，有必要对热处理过程中VOC的释放进行控制，最大限度地降低VOC的排放量，以达到降低污染、减少排放的目的。为了有效控制热处理过程中VOC的排放量，首先要全面认识VOC的释放过程，了解热处理过程中VOC随温度和时间的变化规律。但是，目前收集并检测木材VOC释放的装置和方法均集中在常温或低温条件下，很少涉及高温领域。如专利CN101025424B“大型VOC检测用高精度动态检测用气候室及其检测设备”专利技术了一种用于检测人造板或者实木家具释放物的VOC气候室，该气候室有检测室、用于保证产生一定湿度气体的湿气发生器、提供一定温度的循环热水到热交换器的温度控制水箱、压力控制器、用于产生循环气体的漩涡气泵、信号采集系统、PLC控制器以及计算机所组成。该专利技术可在动态空气交换的情况下对气候室内的温湿度进行自适应跟踪精确控制，可以模拟室内气候环境，从而使得产品VOC检测结果更贴近实际，为制定国家或行业标准提供科学依据、方法与仪器。此外，有些专家学者还采用间接测量法，即用热处理前后VOC释放的差值来表征热处理过程木材的VOC释放量。如国外学者Hofmann等对175℃和200℃下热处理前后橡树、山毛榉和白蜡木试样的VOC释放量进行检测，结果表明，热处理过程中释放
的有机化合物量较低。得到该结果的原因是由于热处理前后木材VOC释放的测量仍是在常温或低温下进行的，不能很好地反映热处理木材在高温下VOC的真实释放情况。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有木材热处理过程VOC收集过程中存在的技术问题提供一种高温热处理过程中木材VOC的收集系统和收集方法。本专利技术的木材VOC的收集系统结构简单，通过多层次的吸收、吸附木材热处理过程中释放的VOC，VOC吸附采用多个顺序连接的装置串联在一起，热处理产生的烟气在热处理装置与VOC吸收装置间循环往复，实现了对木材高温热处理释放的VOC的高效吸附，避免了因吸附材料不足或气体流速过大引起的VOC泄漏或散失，VOC收集效率高。为实现本专利技术目的，本专利技术一方面提供一种木材热处理过程中VOC的收集系统，包括通过连接管道顺序连接的热处理装置、气体冷凝装置、气体干燥装置、VOC吸收装置、气体循环装置和除氧装置，其中：所述的VOC吸收装置由VOC液相吸收装置和VOC固相吸收装置串联组成，吸附热处理过程中木材释放的VOC。其中，所述的热处理装置包括内部具有放置待热处理木材的热处理空腔的壳体，加热器、水槽、以及放置待热处理木材的托架，所述热处理空腔的一端封闭，另一端设有可开闭的密封门。特别是，所述热处理腔为长方体、正方体、圆柱体或球形，优选为长方体或正方体。其中，所述热处理装置的壳体由不锈钢材料和保温材料制成。特别是，不锈钢材料分为内外两层。尤其是，保温材料填充于两层不锈钢材料之间。其中，所述托架由不锈钢材料制成。特别是，所述托架为具有孔隙的金属板。金属板的两端或四周与所述热处理装置内部的空腔的内壁固定连接。其中，所述孔隙率为50％～95％，优选为85％。特别是，所述托架为框架型。其两端或四周与所述热处理装置空腔的内壁固定连接。尤其是，所述托架设置在所述加热器的上部。其中，所述加热器、水槽安置在所述热处理腔的底部，并且加热器位于所述热处理腔的底部的中央；所述水槽位于所述加热器的两侧。在加热器的加热下，水槽内的水温升高并开始蒸发，水蒸气由加热器的两侧自下而上逐步扩散并充满热处理装置，有利于
形成均匀的保护性气体环境。特别是，所述水槽的高度与加热器的高度一致，水槽的长度与热处理腔的长度相匹配，水槽的宽度为热处理腔宽度的1/5-1/4。尤其是，所述水槽内装有适量水，用于防止热处理过程中因温度过高导致木材严重炭化，同时亦可弥补热处理装置内因氧气含量减少造成的压力降低。特别是，所述热处理装置壳体的侧壁的上部设有气体出口，用于将热处理过程中木材释放的VOC物质排出所述热处理装置；处理装置的底部设有气体回流口。气体回流口将经过VOC吸收装置后的气体重新导入热处理装置，形成气体循环回路，通过气体循环，可以循环收集气体中含有的VOC，提高VOC收集程度。尤其是，所述气体回流口位于加热器附近，有利于热处理腔内温度的均匀分布。特别是，所述气体出口通过连接管道与所述的气体冷凝装置连接；所述气体回流口与所述除氧装置通过管道连接，将除氧装置除氧后的气体导入所述热处理装置。其中，所述气体冷凝装置为设置于冰浴中的装有蒸馏水的密闭容器，且容器顶部设置有2根导管，其中1根导管的一端伸入到蒸馏水内部，另一端与热处理装置连接；另一根导管的一端位于蒸馏水液面之上，另一端与所述的气体干燥装置连接。特别是，所述2根导管中的一根导管的一端与所述热处理装置的气体出口连接，另一端伸入到所述蒸馏水内部；另一根导管的一端位于蒸馏水液面之上，另一端与所述气体干燥装置连接，将冷却后的气体导出气体冷凝装置并输送至气体干燥装置进行干燥除湿处理，去除水分。热处理产生的气体(即热烟气)导入容器内的蒸馏水中，由于容器位于冰浴中，容器内的蒸馏水温度低，气体通入冷凝装置后，进行降温处理，然后从另一根导管排出，获得冷凝热处理气体，冷凝热处理气体的温度低于常温甚至在常温以下。特别是，所述气体冷凝装置可根据热处理温度的高低与采气速度的快慢适当增加或减少冷凝装置的级数。尤其是，所述气体冷凝装置的级数可选1～5级，优选为2级。特别是，所述气体冷凝装置由两级冷凝组件串联组成，即由一级、二级冷凝装置串联而成。其中，所述气体干燥装置为顶部设置有2根导管，内部装有干燥剂的密闭容器。特别是，所述2根导管中的一根导管的一端与所述气体冷凝装置连接，另一端伸入到干燥剂中；另一根导管的一端位于干燥剂的上面，另一端与所述的VOC吸收装置连
接，将干燥后的气体导出气体干燥装置，并输送至VOC吸收装置，吸附和收集VOC。其中，所述干燥剂选择硅胶干燥剂、浓硫酸、无水硫酸铜、无水硫酸钠或无水氯化钙中的一种，优选为硅胶干燥剂。特别是，所述硅胶干燥剂选择变色硅胶，既能吸收水分，又可通过颜色变化判断水分的有无，且价格适中。其中，所述气体干燥装置根据采气速度快慢增加或减少气体干燥装置的级数。特别是，所述气体干燥装置的级数可选1～5级，优选为2级，即本专利技术的气体干燥装置由两级干燥组件组成，即一级干燥装置和二级干燥装置串联组成。其中，所述VOC液相吸收装置为顶部设有2根导管，内部装有液相吸收剂的密闭容器，其中一根导管的一端与气体干燥装置连接，另一端伸入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种木材热处理过程中VOC收集系统，其特征是，包括通过连接管道顺序连接的热处理装置、气体冷凝装置、气体干燥装置、VOC吸收装置、气体循环装置和除氧装置，其中：所述的VOC吸收装置由VOC液相吸收装置和VOC固相吸收装置串联组成，吸附热处理过程中木材释放的VOC。

【技术特征摘要】
1.一种木材热处理过程中VOC收集系统，其特征是，包括通过连接管道顺序连接的热处理装置、气体冷凝装置、气体干燥装置、VOC吸收装置、气体循环装置和除氧装置，其中：所述的VOC吸收装置由VOC液相吸收装置和VOC固相吸收装置串联组成，吸附热处理过程中木材释放的VOC。2.如权利要求1所述的VOC收集系统，其特征是，所述VOC液相吸收装置为顶部设置有2根导管，内部装有液相吸收剂的密闭容器，其中一根导管的一端与所述气体干燥装置连接，另一端伸入到液相吸收剂内部；另一根导管的一端位于液相吸收剂液面的上部，其另一端与所述的VOC固相吸收装置连接。3.如权利要求2所述的VOC收集系统，其特征是，所述液相吸收剂选择正己烷、丙酮、苯、乙醇中的一种或多种。4.如权利要求2所述的VOC收集系统，其特征是，所述VOC液相吸收装置由内部分别装有正己烷、丙酮、苯、乙醇吸收剂的密闭容器依次串联组成。5.如权利要求1-4任意所述的VOC收集系统，其特征是，所述VOC固相吸收装置选择VOC吸附管，其一端与所述的VOC液相吸收装置连接；另一端与所述的气体循环装置连接。6.如权利要求5所述的VOC收集系统，其特征是，所述VOC吸附管选择活性炭吸附管或Tenax吸附管。7.如权利要求1-4任意所述的VOC收集系统，其特征是，所述除氧装置为顶部设置有2根导管，内部装有除氧剂的密闭容器，其中一根导管的一端与所述气体循环装置连接，另一端伸入到除氧剂内部；另一根导管的一端位于除氧剂的上部，其另一端与所述的热处理装置连接。8.如权利要求7所述的VOC收集系统，其特征是，所述除氧剂选择氯化亚铁、亚硫酸钠、碘化钾、硫化钠中的一种或多种。9.一种木材热处理过程中VOC的收集方法，其特征是，包括：首先利用如权利要求1-8任一所述木材热处理过程中...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵紫剑，马青，何正斌，吕欢，关健，伊松林，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11